WO2013058472A1 - 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버 - Google Patents

발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버 Download PDF

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WO2013058472A1
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WO
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ballast water
inducing
inlet pipe
ballast
sterilization chamber
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PCT/KR2012/005994
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이영우
배상범
김상득
장문석
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(주)광산
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    • C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/322—Lamp arrangement
    • C02F2201/3227—Units with two or more lamps

Definitions

  • the present invention relates to an ultraviolet sterilization chamber in which an ultraviolet lamp is provided, and more particularly, to sterilize organisms or germs contained in ballast water flowing into or out of a ballast tank of a vessel through a ballast water pipe.
  • the present invention relates to an ultraviolet sterilization chamber installed in a ballast water pipe in order to sterilize organisms or germs existing in the ballast water through ultraviolet irradiation.
  • a ship's center of gravity can be minimized by loading and unloading cargo so that a portion of the ship can be located below sea level even when there are no or few cargoes loaded to ensure safe navigation. It is equipped with a ballast tank for introducing and storing ballast water such as seawater.
  • ballast water flowing into a ballast tank in one sea area and then out of other seas causes side effects of disturbing marine pollution and ecosystem by spreading organisms or germs of a sea area to other sea areas.
  • an ultraviolet sterilization chamber that sterilizes marine organisms and germs contained in the ballast water when the ballast water flows in and out is used in ships.
  • 1 is a perspective view of an ultraviolet sterilization chamber according to the prior art for sterilizing ballast water using an ultraviolet lamp installed therein.
  • the ultraviolet sterilization chamber is a ballast water is introduced through the inlet pipe coupling of the left side of FIG. Marine organisms or germs are sterilized and then leaked to the outflow pipe through the outflow pipe joint on the right side and then stored in the ballast tank.
  • the sterilization efficiency of various marine organisms or germs in the ballast water is determined by the amount of ultraviolet irradiation irradiated to the ballast water from the ultraviolet lamp, and the amount of ultraviolet irradiation is the intensity of ultraviolet light, that is, the amount of light and the ultraviolet irradiation time, that is, the residence time of the fluid in the ultraviolet sterilization chamber. It is closely related to.
  • the ultraviolet sterilization chamber according to the prior art has a larger cross-sectional area of the sterilization casing portion of the ultraviolet sterilization chamber than the inflow pipe and the outflow pipe to increase the size and arrangement of the ultraviolet lamp and the amount of ultraviolet irradiation irradiated to the number of ballasts.
  • the cross-sectional area of the sterilization casing part of the sterilization chamber is sharply increased with respect to the inlet pipe, the number of ballasts introduced in the hydrodynamic flow is not uniformly introduced into the entire part of the sterilization casing part, but at the edge of the sterilization casing part, it prevents the normal flow of ballast water. Vortex flows and flows quickly most of the time only to the center of the sterile casing.
  • the edge of the sterilization casing part is formed by lengthening the length L1 of the inlet pipe coupling part coupled to the inlet pipe so that the cross-sectional area gradually increases gradually from the inflow pipe to the sterilization casing part.
  • the UV sterilization chamber has been developed and used to prevent the formation of eddy currents and to evenly flow to the entire area of the sterilization casing.
  • the conventional UV sterilization chamber structure having a long length of the inlet pipe coupling part is excessively increased in size of the inlet pipe coupling part compared to the sterilization casing part which is the actual sterilization area, making it difficult to install the UV sterilization chamber in a predetermined space inside the narrow vessel. It caused a problem.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems by reducing the length of the inlet pipe coupling portion of the ultraviolet sterilization chamber provided to have a sterilization casing section with an increased cross-sectional area than the inlet pipe can be significantly reduced compared to the conventional It is easy to install in the space and prevents the generation of vortices near the edge of the inside of the sterilization casing, which has a larger cross-sectional area than the inlet pipe, and makes the ballast flow evenly throughout the inside of the sterilization casing, thereby increasing the amount of ultraviolet rays. It is to provide an ultraviolet sterilization chamber that can increase the sterilization efficiency of.
  • Ultraviolet sterilization chamber having a ballast water induction partition according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is connected between the ballast water inlet pipe and the outlet pipe of the vessel, at least one ultraviolet light sterilizing the incoming ballast water A lamp is accommodated and coupled therein, the inlet pipe coupling portion having a larger cross-sectional area than the inlet pipe, interconnecting the sterilizing casing part and the inlet pipe, and increasing the cross-sectional area from the inlet pipe to the sterilizing casing part.
  • At least one outlet pipe coupling part interconnecting the sterilization casing part and the outlet pipe, and supplying ballast water introduced from the inlet pipe to the entire area of the sterilization casing part by being coupled to the inlet pipe coupling part; Ballast water induction partitions.
  • the outlet pipe coupling portion is preferably reduced in cross-sectional area from the sterilization casing to the outlet pipe.
  • the ultraviolet sterilization chamber may further include at least one additional ballast water induction partition wall accommodating and coupled to the outlet pipe coupling part to supply the ballast water flowing out of the sterilization casing to a predetermined region of the outlet pipe.
  • the ballast water inducing partition wall may be accommodated in the inlet pipe coupling portion such that a rear end divides the front end portion cross-sectional area of the sterilizing casing into at least two predetermined cross sections.
  • the ballast water inducing partition wall may be coupled to the inside of the inlet pipe coupling portion so that the front end divides the cross-sectional area of the inlet pipe into at least two predetermined cross sections.
  • the further ballast water induction partition may be received and coupled to the outlet pipe coupling portion such that a front end divides the cross-sectional area of the rear end of the sterilizing casing into at least two predetermined cross sections.
  • the additional ballast water induction partition may be accommodated in the outlet pipe coupling portion such that a rear end divides the cross-sectional area of the outlet pipe into at least two predetermined cross sections.
  • At least one of the ballast water inducing partitions may be accommodated in the inflow pipe coupling portion in a direction perpendicular to or horizontal to the arrangement direction of the ultraviolet lamp.
  • the additional ballast water inducing partition wall may be at least one is housed in the yuchul pipe coupling portion in a direction perpendicular or horizontal to the arrangement direction of the ultraviolet lamp.
  • the flow rate of the ballast water flowing from the inlet pipe is preferably 0.1 to 7 m / s.
  • the flow rate of the ballast water flowing from the inlet pipe is preferably 50 to 4000 m 3 / h.
  • ratio of the cross-sectional area of the said inflow piping and the sterile casing part is 1 to 1.3 to 1 to 10.
  • the length of the inlet pipe coupling portion is preferably 100 to 800 mm.
  • the inner diameter of the inflow pipe is preferably 50 to 3000 mm.
  • the length of the outlet pipe coupling portion and the inner diameter of the outlet pipe may be the same as the length of the inlet pipe coupling portion and the inner diameter of the inlet pipe.
  • the ballast induction partition provided in the inlet pipe coupling part is located near the edge of the inside of the sterilization casing in which the cross-sectional area is increased.
  • the ultraviolet sterilization chamber having the ballast water induction partition according to the present invention for sterilizing the ballast water of the vessel provided to have a sterilization casing with an increased cross-sectional area than the inlet pipe due to the ballast induction partition provided inside the inlet pipe coupling portion. Since the length of the inlet pipe coupling portion of the ultraviolet sterilization chamber can be greatly reduced as compared with the conventional, there is an advantageous effect that it is easy to install in a narrow space inside the ship.
  • FIG. 1 is a perspective view of an ultraviolet sterilization chamber according to the prior art for sterilizing ballast water using an ultraviolet lamp installed therein,
  • FIGS. 2 and 3 are respectively a perspective view and an exploded perspective view of the ultraviolet sterilization chamber having a ballast water induction partition according to an embodiment of the present invention
  • 4 to 6 are a plan view, a front view, and a left side view of an ultraviolet sterilization chamber each having a ballast water inducing partition according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a case in which two ballast water induction partitions (C2) according to an embodiment of the present invention are installed (C2), the theoretical ideal and no actual case (Ideal) without the ballast water induction partition (Ideal) and the actual case (P ),
  • C2 ballast water induction partitions
  • Ideal the theoretical ideal and no actual case
  • Ideal the ballast water induction partition
  • P the actual case
  • FIG. 8 is inflow when two ballast water induction partitions are installed (C2) and ballast water induction partitions are not installed (P) in FIG. 7 and one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a table showing variation in flow rates in the same volumes V1, V2, and V3 inside the sterilized casing in the case of FIG. 8; FIG.
  • FIG. 10 is inflow when two ballast water induction partitions are installed (C2) and ballast water induction partitions are not installed (P) in FIG. 7 and one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a table showing variation in flow rates in the same volumes V1, V2, and V3 inside the sterilized casing in the case of FIG. 10;
  • FIG. 12 illustrates a case in which two ballast water induction partitions (C2) and a ballast water induction partition are not installed (P) in FIG. 7 and according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a table showing a variation in flow velocity in the same volumes V1, V2, and V3 inside the sterilizing casing in the case of FIG.
  • inlet pipe 15a inlet pipe flange
  • UV lamp 170 protective tube
  • FIGS. 4 to 6 are ballasts according to an embodiment of the present invention, respectively.
  • the ultraviolet sterilization chamber 1 having the ballast water inducing partition is a sterilization casing unit 110, inlet pipe coupling portion 120, outlet pipe coupling The unit 130 and the ballast water inducing partitions 140 and 150 are included.
  • the ultraviolet sterilization chamber 1 has a sterilization casing 110, an inlet pipe coupling part 120, an outlet pipe coupling part 130, and a ballast water induction partition 140 so that there is no fear of corrosion even when inflow of ballast water as seawater. 150) are manufactured separately from materials such as SUS, which are highly resistant to corrosion, and then are bonded to each other through a known bonding method such as welding.
  • the sterilization casing unit 110 provides a basic space for irradiating ultraviolet rays to sterilize various marine organisms or germs present in the ballast water flowing from the inlet pipe 15, as shown in FIG. 4. Both ends are fixedly coupled by using the lamp fixing member 180 to accommodate the ultraviolet lamp 160 accommodated in 170 in the horizontal direction with respect to the floor in a direction perpendicular to the inflow pipe 15. Unlike the present embodiment, the ultraviolet lamp 160 may be accommodated inside the sterilizing casing 110 at a predetermined direction or at a predetermined angle with respect to the floor.
  • the sterilized casing unit 110 may be coupled to other parts through a known coupling method such as welding after both sides of the lamp fixing member 180 are fixedly coupled to another part for convenience of manufacturing.
  • the shape of the sterilizing casing part 110 is not particularly limited, the present embodiment is provided in the form of a rectangular parallelepiped in consideration of the convenience of fixing the ultraviolet lamp 160, but the present invention is not limited thereto and may be provided in a cylindrical shape or another polyhedron shape. Do.
  • the sterilization casing part 110 has a shear section cross-sectional area S2 with respect to the cross-sectional area of the inflow pipe 15 that is the same as the cross-sectional area S1 (indicated by hatching) of the inner diameter of the inflow pipe connection flange 125, which will be described later, as shown in FIG. (Indicated by a hatch), the ratio of 1 to 1.3 to 1 to 10 meets the conditions for employing the ballast water inducing partitions 140 and 150 for uniformly supplying the ballast water to the entire region in the sterilization casing unit 110. . In other words, if the ratio of both cross-sectional areas is smaller than 1 to 1.3, it is not necessary to adopt the ballast water induction partitions 140 and 150. If the ratio is larger than 1 to 10, the ballast number may be increased even if the ballast water induction partitions 140 and 150 are employed. This is because it is difficult to uniformly supply the entire area in the sterilization casing unit 110.
  • the inlet pipe 15 has a diameter of 50 to 3000mm is commonly used in the present embodiment used a diameter of 200 mm, sterilization casing in the above-described cross-sectional ratio for the cross-sectional area calculated according to the diameter of the inlet pipe 15.
  • the cross-sectional area ratio of the unit 110 is determined, and in this embodiment, the ratio of both cross-sectional areas is provided as one to three.
  • the speed of the ballast water flowing through the inlet pipe 15 is 1 in order to meet the conditions of employing the ballast water induction partitions 140 and 150 for uniformly supplying the ballast water to the entire area in the sterilization casing unit 110.
  • To 7 m / s is preferred, and was optimized to 2.2 m / s in this example.
  • the flow rate of the incoming ballast water is preferably from 50 to 4000 m 3 / h, and in this embodiment, optimized to 250 m 3 / h.
  • the outflow pipe 17 is also preferably provided to have the same diameter and cross-sectional area as the inflow pipe 15 because it can eliminate the pressure difference of the ballast number flowing into and out of the sterilization casing 110.
  • the inlet pipe coupling part 120 is coupled to the inlet pipe flange 15a through the inlet pipe connecting flange 125 and coupled to the inlet pipe 15 with the same cross-sectional area S1 at the front end, and the trailing edge is the sterilization casing part. Are mutually coupled with the shear edge of 110.
  • the inlet pipe coupling part 120 is coupled to the inlet pipe 15 having a small cross section and the rear end thereof is coupled to the sterilizing casing part 110 having a large cross-sectional area.
  • the structure is gradually increased.
  • the inlet pipe coupling part 120 has a length L2 from the front end to the rear end of 100 mm to 800 mm to uniformly supply the ballast water to the entire region in the sterilization casing part 110.
  • the ballast water induction partitions (140, 150) that is, if the length is smaller than 100 mm, the moving distance in the inflow pipe coupling portion 120 of the ballast water is too short, so that even if the ballast water inducing partition 150 is employed, the ballast water is uniformly applied to the entire area in the sterilization casing part 110.
  • the inlet pipe coupling portion 120 has a length of 300 mm.
  • Outflow pipe coupling portion 130 is coupled to the outflow pipe flange (17a) through the outflow pipe connecting flange (135) to engage the outflow pipe (17) with the same cross-sectional rear end, the front edge is sterilized casing portion (110) It is interlocked with the trailing edge of.
  • the outflow pipe coupling part 130 is coupled to the outflow pipe 17 having a rear end with a small cross-sectional area, and the front end is coupled to the sterilization casing part 110 having a large cross-sectional area from the sterilization casing part 110 side to the outflow pipe 17 side. Increasingly, the cross-sectional area is gradually reduced.
  • the outflow pipe coupling part 130 has a length L3 from the front end to the rear end of the outlet pipe coupling part 130 to be equal to the length of the inlet pipe coupling part 120. It is preferable because the pressure difference of the ballast number to be eliminated can be eliminated.
  • ballast water guide partition walls 140 positioned in front of the sterilization casing 110 are accommodated in a vertical direction at predetermined intervals in the inlet pipe coupling portion 120 in the present embodiment. .
  • the ballast water induction partition wall 140 has a front end dividing the cross-sectional area of the inflow pipe 15 into three equal parts, and the rear end divides the front end cross-sectional area of the sterilization casing part 110 into three equal parts. Ballast water flowing from the role of minimizing the generation of vortex to the entire area of the sterilization casing unit 110 serves to supply almost uniformly.
  • ballast water inducing partitions 150 positioned at the rear of the sterilization casing part 110 are formed in a lozenge plate shape and are accommodated in the vertical direction at predetermined intervals inside the outlet pipe coupling part 130. It is.
  • the additional ballast water induction partition wall 150 has a rear end dividing the cross-sectional area of the outflow pipe 17 into three equal parts, and the front end divides the rear end cross-sectional area of the sterilizing casing unit 110 into three equal parts, the sterilizing casing. It reduces the occurrence of vortex at the edge of the part 110 and serves to supply the ballast water flowing out from the sterilization casing part 110 to the entire area of the outflow pipe 17 almost uniformly.
  • the ballast water induction partition 140 and the additional ballast water induction partition 150 are paired to correspond to the inlet pipe coupling part 120 and the outlet pipe coupling part 130, respectively.
  • the inside of the sterilization casing 110 reduces the generation of vortices near the edges for three virtual identical volumes V1, V2, and V3 and the ballast number flows at low speed almost uniformly.
  • the sterilization efficiency of the ballast water can be increased by increasing the amount of ultraviolet rays irradiated to the ballast water in all three virtual identical volumes V1, V2, and V3. .
  • the ballast water induction partition 140 may be changed according to the shape of the inflow pipe coupling part 120, and it is not necessarily disposed in the vertical direction with the ultraviolet lamp 160, and the sterilization casing part ( If the conditions can be supplied almost uniformly to the entire region of 110, it can be changed in the horizontal direction, the lattice arrangement structure and the like. In addition, if the ballast water flowing from the inlet pipe 15 can be supplied almost uniformly to the entire area of the sterilizing casing unit 110, the cross-sectional area of the inlet pipe 15 and the cross-sectional area of the sterilizing casing unit 110 are the same. Of course, there is no need to divide, and the number can be increased or decreased.
  • the additional ballast water induction partition wall 150 may be selectively omitted depending on the shape of the outflow pipe coupling part 130, and the shape of the outflow pipe coupling part 130 is similar to the ballast water induction partition wall 140. It can be changed according to, and does not necessarily have to be disposed in the vertical direction with the ultraviolet lamp 160. In addition, as long as the ballast water can be supplied from the sterilization casing unit 110 to the entire area of the outflow pipe 17 almost uniformly, it can be changed to the horizontal direction, the lattice arrangement structure and the like.
  • the cross-sectional area of the outflow pipe 17 and the cross-sectional area of the sterilizing casing unit 110 are the same if the ballast water flowing out from the sterilizing casing unit 110 can be supplied almost uniformly to the entire area of the outflow pipe 17.
  • the number can be increased or decreased.
  • an ultraviolet sterilization chamber having a ballast water induction partition according to an embodiment of the present invention is compared with a conventional ultraviolet sterilization chamber and an ultraviolet sterilization chamber having a different number of ballast water induction partitions according to another embodiment of the present invention.
  • V1 Volume-1
  • V2 Volume-2
  • V3 Volume-3
  • FIG. 7 is a case in which two ballast water induction partitions (C2) according to an embodiment of the present invention are installed (C2), the theoretical ideal and no actual case (Ideal) without the ballast water induction partition (Ideal) and the actual case (P ),
  • C2 ballast water induction partitions
  • Ideal the theoretical ideal and no actual case
  • Ideal the ballast water induction partition
  • P the actual case
  • FIG. 8 is the case where two ballast water induction partitions are installed (C2) and the ballast water induction partitions according to an embodiment of the present invention (P) of FIG.
  • C2 ballast water induction partitions
  • P ballast water induction partitions according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view showing the flow rate in the sterilization casing in the case of FIG. Table showing the deviation of the flow velocity in the same volume V1, V2 and V3,
  • Figure 10 is a case in which two ballast water induction partitions (C2) and the ballast water induction partitions according to one embodiment of the present invention in FIG.
  • FIG. 11 is a table showing the variation of the flow rate at the same volumes V1, V2 and V3 inside the sterilizing casing in the case of FIG. 10,
  • FIG. 12 is one of the present inventions in FIG.
  • ballast water induction partition 140 and the additional ballast water induction partition 150 are shown.
  • the numbers in each table are rounded to the third decimal place.
  • the inlet pipe coupling part 120 and the outlet pipe coupling part 130 are ideal when 300 mm is used, respectively, without using the ballast water induction partitions 140 and 150.
  • the ballast water flowing through (15) is three equal volumes (V1), (V2) and (V3) at a speed of 2.2 m / s due to an increase in the cross-sectional area of the inlet pipe 15 and the sterilizing casing part 110. Calculated mathematically to reduce to 0.57 m / s at, respectively.
  • a negative value (-) of the measured flow velocity values indicates that the ballast number flows at the corresponding numerical speed in the opposite direction to the direction of travel of the actual ballast number due to the generation of vortex.
  • FIG. 8 shows the case where the length of the inlet pipe coupling portion 120 is actually the same or increased (described as the shear extension length change) for the ideal case described above (P, A1, A2) and the present invention.
  • C2 is a graph showing the flow rate value in each volume connected in a straight line
  • Figure 9 shows the deviation of the flow rate in each volume according to FIG.
  • FIG. 10 is the same or equally increased lengths of the inlet pipe coupling portion 120 and the outlet pipe coupling portion 130 (described as the front and rear expansion pipe length change) for the ideal case described above.
  • a graph showing a flow rate value at each volume is connected in a straight line, and FIG. The deviation of the flow rate is shown.
  • FIG. 12 illustrates a case in which the inlet pipe coupling part 120 and the outlet pipe coupling part are actually used 300 mm without using the ballast water inducing partitions 140 and 150 for the ideal case described above (P).
  • the inlet pipe coupling part 120 and the outlet pipe coupling part 130 each using 300 mm of ballast water induction partitions 140 and 150, respectively (C1), two (C2), and three (C3) and 5 (C4) are the graphs which connected the flow rate value in each volume by the straight line, and FIG. 13 shows the variation of the flow velocity in each volume in FIG.
  • FIG2 corresponds to an embodiment of the present invention when the ballast water induction partitions 140, 150 five are used (C5) next in each volume It was determined that the flow rate was close to ideal, and the variation in the flow rate was small. That is, when the ballast water induction partitions 140 and 150 are three (C3), the efficiency is lower than that of the two partition walls corresponding to the present embodiment (C2), but five ballast water induction partitions 140 and 150 are provided. In the case of the present embodiment, it was confirmed that the flow velocity in each volume is closer to the ideal than in the case of the present embodiment (C2), and the variation in the flow velocity may also be smaller. However, having five or more ballast water inducing partitions 140 and 150 increases the overall manufacturing cost of the ultraviolet sterilization chamber 1 and excessively increases the manufacturing process, resulting in a problem of low manufacturing efficiency.
  • the ultraviolet sterilization chamber 1 having two ballast water inducing partitions 140 and 150 according to one embodiment of the present invention is most preferable when considering both ultraviolet irradiation efficiency and manufacturing efficiency. It was confirmed.
  • the ultraviolet sterilization chamber 1 having the ballast water induction partition according to an embodiment of the present invention is most suitable under the above-described limitations, when the change of the restriction conditions is applied, the ballast water induction partitions ( Of course, it is possible to change the shape, arrangement structure, number, etc. of the 140 and 150 again.
  • the UV sterilization chamber having the ballast water inducing partition according to the present invention is characterized in that the ballast induction partition provided in the inlet pipe coupling part has a vortex near the edge of the inside of the sterilization casing in which the cross-sectional area of the inlet pipe is increased. It is an industrially useful invention that can prevent the occurrence and to evenly flow the ballast throughout the inside of the sterilization casing portion to increase the amount of ultraviolet irradiation to increase the sterilization efficiency of the ballast water.
  • the ultraviolet sterilization chamber having the ballast water inducing partition according to the present invention is ultraviolet light sterilizing the ballast water of the vessel provided to have a sterilization casing with an increased cross-sectional area than the inlet pipe due to the ballast induction partition provided inside the inlet pipe coupling portion. Since the length of the inlet pipe coupling portion of the sterilization chamber can be significantly reduced compared to the prior art, it is an industrially useful invention that is easy to install in a narrow vessel interior space.

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Abstract

본 발명에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버는 선박의 발라스트 수 유입 배관과 유출 배관 사이에 연결되며, 유입되는 발라스트 수를 살균하는 적어도 하나의 자외선 램프가 내부에 수용 결합되며, 상기 유입 배관보다 단면적이 큰 살균 케이싱부, 상기 살균 케이싱부와 상기 유입 배관을 상호 연결하며, 상기 유입 배관으로부터 상기 살균 케이싱부로 갈수로 단면적이 증대되는 유입 배관 결합부, 상기 살균 케이싱부와 상기 유출 배관을 상호 연결하는 유출 배관 결합부, 그리고 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 상기 유입 배관으로부터 유입되는 발라스트 수를 상기 살균 케이싱부의 전체 영역으로 공급하는 적어도 하나의 발라스트 수 유도용 격벽을 포함한다.

Description

발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버
본 발명은 자외선 램프가 내부에 구비되어 있는 자외선 살균 챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발라스트 수 배관을 통해 선박의 발라스트 탱크에 유입되거나 발라스트 탱크로부터 유출되는 발라스트 수에 포함된 생물 또는 병균 등을 살균하기 위해 발라스트 수 배관에 설치되어 자외선 조사를 통해 발라스트 수 내에 존재하는 생물 또는 병균 등을 살균 처리하는 자외선 살균 챔버에 관한 것이다.
일반적으로 선박 내에는 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 무게 중심이 변동되는 것을 최소화하여 선박의 안전한 항해를 담보하기 위해 선적된 화물이 없거나 적은 경우에도 선박의 일정 부분이 해수면 아래에 위치하게 할 수 있도록 해수 등의 발라스트 수를 유입하여 저장하는 발라스트 탱크가 구비되어 있다.
그런데 선박의 운항이 국제화 됨에 따라 특정 해역에서 발라스트 탱크에 유입된 후 다른 해역에서 유출되는 발라스트 수는 특정 해역의 생물 또는 병균 등을 다른 해역으로 전파함으로써 해양 오염과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 된다. 이에 따라 최근 도 1과 같이 발라스트 수의 유출입시 발라스트 수에 포함된 해양 생물이나 병균 등을 자외선 조사를 통해 살균 처리하는 자외선 살균 챔버가 선박에 장착 사용되고 있다. 도 1은 내부에 설치된 자외선 램프를 이용하여 발라스트 수를 살균하는 종래 기술에 따른 자외선 살균 챔버의 사시도이다.
이러한 종래 기술에 따른 자외선 살균 챔버는 유입 배관에 연결된 도 1의 좌측의 유입 배관 결합부를 통해 발라스트 수가 유입되어 중앙 부분인 살균 케이싱부의 내부에 설치된 자외선 램프에서 조사된 자외선에 의해 발라스트 수 내에 존재하는 각종 해양 생물 또는 병균 등이 살균 처리된 후 우측의 유출 배관 결합부를 통해 유출 배관으로 유출된 후 발라스트 탱크에 저장되게 된다.
이 때 발라스트 수 내의 각종 해양 생물 또는 병균의 살균 효율은 자외선 램프로부터 발라스트 수에 조사되는 자외선 조사량에 의해 결정되며, 이 자외선 조사량은 자외선 강도 즉 광량과 자외선 조사 시간 즉 유체의 자외선 살균 챔버 내 체류 시간과 밀접한 관계가 있다.
이러한 종래 기술에 따른 자외선 살균 챔버는 자외선 램프의 크기 및 배치의 편의성과 발라스트 수에 조사되는 자외선 조사량을 증대시키기 위해 자외선 살균 챔버의 살균 케이싱부의 단면적이 유입 배관 및 유출 배관에 비해 크게 마련된다. 그런데 유입 배관에 대해 살균 챔버의 살균 케이싱부의 단면적이 급격히 증대되면 유체 역학적 흐름상 유입되는 발라스트 수가 살균 케이싱부 내부 전체로 균일하게 유입되는 것이 아니라 살균 케이싱부 가장 자리에서는 발라스트 수의 정상적 흐름을 방해하는 와류를 발생시키고 살균 케이싱부의 중앙부로만 대부분 빠르게 흘러나간다. 따라서 살균 케이싱부의 중앙부로만 대부분 빠르게 흘러나가는 발라스트 수에 조사되는 자외선 조사량이 단면적이 증대된 살균 케이싱부에 비해 현격히 감소하는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 유입 배관으로부터 살균 케이싱부로 갈수록 단면적이 완만하게 점진적으로 증대되도록 유입 배관에 결합되는 유입 배관 결합부의 길이(L1)를 길게 형성하여 살균 케이싱부의 가장 자리에서의 와류의 형성을 방지하고 살균 케이싱부 전체 영역으로 발라스트 수가 감소된 유속으로 골고루 흘러 갈 수 있도록 변경된 자외선 살균 챔버를 개발하여 사용하고 있다.
통상 유입 배관으로 유입되는 발라스트 수의 유속이 대략 2.2 m/s, 유량이 대략 250 ㎥/h인 조건에서 유입 배관의 단면적과 살균 케이싱의 단면적의 비가 대략 1대 3인 경우에 있어서 자외선 살균 챔버의 유입 배관 결합부의 길이는 대략 1m 이상이 되어야 상술한 문제가 해결되는 것으로 확인되었다.
그런데 이처럼 유입 배관 결합부의 길이가 긴 종래의 자외선 살균 챔버 구조는 실제 살균 영역인 살균 케이싱부에 대비해 유입 배관 결합부의 크기가 지나치게 증대되어 협소한 선박 내부 소정 공간에 이러한 자외선 살균 챔버의 설치를 어렵게 만드는 문제점을 유발하였다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하여 유입 배관보다 단면적이 증대된 살균 케이싱부를 갖도록 마련된 자외선 살균 챔버의 유입 배관 결합부의 길이를 종래에 비해 대폭 축소시킬 수 있어 협소한 선박내부 공간에 설치가 용이하면서도 유입 배관보다 단면적이 증대된 살균 케이싱부 내부의 가장 자리 부근에서의 와류의 발생을 방지하고 살균 케이싱부 내부 전체에 골고루 발라스트 수가 저속으로 흐르도록 하여 자외선 조사량을 증대시킴으로써 발라스트 수의 살균 효율을 증대시킬 수 있는 자외선 살균 챔버를 제공하는데 있다.
상기의 과제 해결을 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버는 선박의 발라스트 수 유입 배관과 유출 배관 사이에 연결되며, 유입되는 발라스트 수를 살균하는 적어도 하나의 자외선 램프가 내부에 수용 결합되며, 상기 유입 배관보다 단면적이 큰 살균 케이싱부, 상기 살균 케이싱부와 상기 유입 배관을 상호 연결하며, 상기 유입 배관으로부터 상기 살균 케이싱부로 갈수로 단면적이 증대되는 유입 배관 결합부, 상기 살균 케이싱부와 상기 유출 배관을 상호 연결하는 유출 배관 결합부, 그리고 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 상기 유입 배관으로부터 유입되는 발라스트 수를 상기 살균 케이싱부의 전체 영역으로 공급하는 적어도 하나의 발라스트 수 유도용 격벽을 포함한다.
상기 유출 배관 결합부는 상기 살균 케이싱부로부터 상기 유출 배관으로 갈수록 단면적이 감소되는 것이 바람직하다.
상기 자외선 살균 챔버는 상기 유출 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 상기 살균 케이싱으로부터 유출되는 발라스트 수를 상기 유출 배관의 소정 영역으로 공급하는 적어도 하나의 추가의 발라스트 수 유도용 격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 발라스트 수 유도용 격벽은 후단이 상기 살균 케이싱부의 전단부 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있을 수 있다.
상기 발라스트 수 유도용 격벽은 전단이 상기 유입 배관의 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있을 수 있다.
상기 추가의 발라스트 수 유도용 격벽은 전단이 상기 살균 케이싱부의 후단부 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유출 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있을 수 있다.
상기 추가의 발라스트 수 유도용 격벽은 후단이 상기 유출 배관의 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유출 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있을 수 있다.
상기 발라스트 수 유도용 격벽은 적어도 하나가 상기 자외선 램프의 배치 방향에 수직 또는 수평인 방향으로 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있을 수 있다.
상기 추가의 발라스트 수 유도용 격벽은 적어도 하나가 상기 자외선 램프의 배치 방향에 수직 또는 수평인 방향으로 상기 유츨 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있을 수 있다.
상기 유입 배관으로부터 유입되는 발라스트 수의 유속은 0.1 내지 7 m/s 인 것이 바람직하다.
상기 유입 배관으로부터 유입되는 발라스트 수의 유량은 50 내지 4000 ㎥/h 인 것이 바람직하다.
상기 유입 배관과 상기 살균 케이싱부의 단면적의 비는 1 대 1.3 내지 1 대 10 인 것이 바람직하다.
상기 유입 배관 결합부의 길이는 100 내지 800 mm인 것이 바람직하다.
상기 유입 배관의 내경은 50 내지 3000 mm 인 것이 바람직하다.
상기 유출 배관 결합부의 길이 및 상기 유출 배관의 내경은 상기 유입 배관결합부의 길이 및 상기 유입 배관의 내경과 각각 동일할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버에 의하면, 유입 배관 결합부의 내부에 구비된 발라스트 유도용 격벽이 유입 배관보다 단면적이 증대된 살균 케이싱부 내부의 가장 자리 부근에서의 와류의 발생을 방지하고 살균 케이싱부 내부 전체에 골고루 발라스트 수가 흐르도록 하여 자외선 조사량을 증대시켜 발라스트 수의 살균 효율을 증대시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버에 의하면 유입 배관 결합부의 내부에 구비된 발라스트 유도용 격벽으로 인해 유입 배관보다 단면적이 증대된 살균 케이싱부를 갖도록 마련된 선박의 발라스트 수를 살균하는 자외선 살균 챔버의 유입 배관 결합부의 길이를 종래에 비해 대폭 축소시킬 수 있어 협소한 선박 내부 공간에 설치가 용이한 유리한 효과가 있다.
도 1은 내부에 설치된 자외선 램프를 이용하여 발라스트 수를 살균하는 종래 기술에 따른 자외선 살균 챔버의 사시도,
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버의 결합 사시도 및 분해 사시도,
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버의 평면도, 정면도 및 좌측면도,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2), 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 이론적으로 와류가 없는 가장 이상적인 경우(Ideal)와 실제 경우(P), 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부의 길이를 길게 한 경우(A1, A2), 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부 및 유출 배관부의 길이를 동일하게 모두 길게 한 경우(B1. B2) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 개수의 발라스 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C1, C3, C4)에 있어서의 도 4에 도시된 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 각각의 유속을 나타낸 표,
도 8은 도 7 중 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2)와 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 경우(P) 및 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부의 길이를 길게 한 경우(A1, A2)에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속을 도시한 그래프,
도 9는 도 8의 경우에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속의 편차를 나타낸 표,
도 10은 도 7 중 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2)와 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 경우(P) 및 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부 및 유출 배관부의 길이를 동일하게 모두 길게 한 경우(B1, B2)에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속을 도시한 그래프,
도 11은 도 10의 경우에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속의 편차를 나타낸 표,
도 12는 도 7 중 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2)와 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 경우(P) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 개수의 발라스 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C1, C3, C4)에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 각각의 유속을 나타낸 그래프, 그리고,
도 13은 도 12의 경우에 있어서의 살균 케이싱 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속의 편차를 나타낸 표이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 자외선 살균 챔버
15 : 유입 배관 15a: 유입 배관 플랜지
17 : 유출 배관 17a: 유출 배관 플랜지
110 : 살균 케이싱부 120 : 유입 배관 결합부
125 : 유입 배관 연결 플랜지130 : 유출 배관 결합부
135 : 유출 배관 연결 플랜지140, 150 : 발라스트 수 유도용 격벽
160 : 자외선 램프 170 : 보호관
180 : 램프 고정 부재
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예는 본 발명의 이상적인 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도 등을 참고하여 설명될 것이다.
이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버에 대해 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버의 결합 사시도 및 분해 사시도, 그리고, 도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버의 평면도, 정면도 및 좌측면도이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버(1)는 살균 케이싱부(110), 유입 배관 결합부(120), 유출 배관 결합부(130) 및 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 포함한다.
자외선 살균 챔버(1)는 해수인 발라스트 수의 유입에도 부식의 염려가 없도록 살균 케이싱부(110), 유입 배관 결합부(120), 유출 배관 결합부(130) 및 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 각각 부식에 강한 SUS 등의 재질로 별도로 제작한 다음 용접 등의 공지의 결합 방법을 통해 상호 결합하여 제조된다.
살균 케이싱부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 유입 배관(15)으로부터 유입되는 발라스트 수에 존재하는 각종 해양 생물 또는 병균을 살균하기 위해 자외선을 조사하는 기본적인 공간을 제공하며, 이를 위해 보호관(170)에 수용된 자외선 램프(160)를 유입 배관(15)에 대해서 수직인 방향으로 바닥에 대해서 수평 방향으로 내부에 수용하도록 램프 고정 부재(180)를 이용하여 양단을 고정 결합한다. 자외선 램프(160)는 본 실시예와 달리 바닥에 대해서 수직 방향 또는 다른 소정 각도로 살균 케이싱부(110)의 내부에 수용될 수 도 있다.
살균 케이싱부(110)는 램프 고정 부재(180)가 고정 결합되는 양 측면이 제조의 편의를 위해 다른 부분과 분리 제조된 후 용접 등의 공지의 결합 방법을 통해 다른 부분과 결합될 수 있다.
살균 케이싱부(110)의 형상에는 특별한 제한은 없으나 본 실시예에서는 자외선 램프(160)의 고정의 편의를 고려 직육면체 형상으로 마련하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 또는 다른 다면체 형상으로 마련하여도 무방하다.
살균 케이싱부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 후술할 유입 배관 연결 플랜지(125)의 내경의 단면적(S1, 빗금으로 표시)과 동일한 유입 배관(15)의 단면적에 대해 전단부 단면적(S2, 빗금으로 표시)의 비가 1 대 1.3 내지 1 대 10 인 것이 발라스트 수를 살균 케이싱부(110) 내의 전체 영역에 균일하게 공급하기 위한 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)의 채용 조건에 부합한다. 즉 양 단면적의 비가 1 대 1.3 보다 작으면 굳이 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 채용할 필요가 없으며, 1 대 10 보다 크면 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 채용하더라도 발라스트 수를 살균 케이싱부(110) 내의 전체 영역에 균일하게 공급하기가 어렵기 때문이다.
유입 배관(15)은 직경이 50 내지 3000mm 인 것이 통상적으로 사용되는데 본 실시예에서는 직경이 200 mm 인 것을 사용하였으며, 유입 배관(15)의 직경에 따라 계산되는 단면적에 대해 상술한 단면적 비로 살균 케이싱부(110)의 단면적 비가 정해지며, 본 실시예에서는 양 단면적의 비가 1 대 3으로 마련되어 있다.
유입 배관(15)을 통해 유입되는 발라스트 수의 속도는 발라스트 수를 살균 케이싱부(110) 내의 전체 영역에 균일하게 공급하기 위한 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)의 채용 조건에 부합하기 위해 1 내지 7 m/s가 바람직하며, 본 실시예에서는 2.2 m/s로 최적화하였다. 또한 유입되는 발라스트 수의 유량은 상기 이유로 50 내지 4000 ㎥/h가 바람직하며, 본 실시예에서는 250 ㎥/h 로 최적화하였다.
한편, 유출 배관(17)도 유입 배관(15)과 동일한 직경 및 단면적을 가지도록 마련되는 것이 살균 케이싱부(110)로 유입 및 유출되는 발라스트 수의 압력 차이를 없앨 수 있기 때문에 바람직하다.
유입 배관 결합부(120)는 유입 배관 연결 플랜지(125)를 통해 유입 배관 플랜지(15a)와 상호 결합하여 전단이 동일한 단면적(S1)으로 유입 배관(15)과 결합하며, 후단 가장자리는 살균 케이싱부(110)의 전단 가장자리와 상호 결합되어 있다.
따라서 유입 배관 결합부(120)는 전단이 단면적이 작은 유입 배관(15)에 결합되고 후단은 단면적이 큰 살균 케이싱부(110)에 결합되므로 유입 배관 측으로부터 살균 케이싱부(110) 측으로 갈수록 단면적이 점차적으로 증대되는 구조로 되어 있다.
유입 배관 결합부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 전단으로부터 후단까지의 길이(L2)가 100 mm 내지 800 mm인 것이 발라스트 수를 살균 케이싱부(110) 내의 전체 영역에 균일하게 공급하기 위한 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)의 채용 조건에 부합한다. 즉 길이가 100 mm 보다 작으면 발라스트 수의 유입 배관 결합부(120) 내의 이동 거리가 너무 짧아 발라스트 수 유도용 격벽(150)을 채용하더라도 발라스트 수를 살균 케이싱부(110) 내의 전체 영역에 균일하게 공급하기가 어렵기 때문이며, 길이가 800 mm 보다 크면 종래 기술에 따른 살균 챔버와의 유입 배관 결합부(120)의 길이 감소 효과가 떨어지기 때문이다. 본 실시예에서는 유입 배관 결합부(120)의 길이는 300 mm 로 마련되었다.
유출 배관 결합부(130)는 유출 배관 연결 플랜지(135)를 통해 유출 배관 플랜지(17a)와 상호 결합하여 후단이 동일한 단면적으로 유출 배관(17)과 결합하며, 전단 가장자리는 살균 케이싱부(110)의 후단 가장자리와 상호 결합되어 있다.
따라서 유출 배관 결합부(130)는 후단이 단면적이 작은 유출 배관(17)에 결합되고 전단은 단면적이 큰 살균 케이싱부(110)에 결합되므로 살균 케이싱부(110) 측으로부터 유출 배관(17) 측으로 갈수록 단면적이 점차적으로 감소되는 구조로 되어 있다.
유출 배관 결합부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 전단으로부터 후단까지의 길이(L3)가 유입 배관 결합부(120)의 길이와 동일하게 마련되는 것이 살균 케이싱부(110)로 유입 및 유출되는 발라스트 수의 압력 차이를 없앨 수 있기 때문에 바람직하다.
살균 케이싱부(110)의 전방에 위치하는 발라스트 수 유도용 격벽(140)은 본 실시예에서는 마름모꼴 판형상으로 마련된 2개가 유입 배관 결합부(120) 내부에 소정 간격으로 수직 방향으로 수용 결합되어 있다.
발라스트 수 유도용 격벽(140)은 전단이 유입 배관(15)의 단면적을 동일한 3등분으로 분할하며, 후단이 살균 케이싱부(110)의 전단부 단면적을 동일한 3등분으로 분할하여 유입 배관(15)으로부터 유입되는 발라스트 수를 살균 케이싱부(110)의 전체 영역으로 와류의 발생을 최소화하며 거의 균일하게 공급하는 역할을 한다.
살균 케이싱부(110)의 후방에 위치하는 추가의 발라스트 수 유도용 격벽(150)도 본 실시예에서는 마름모꼴 판형상으로 마련된 2개가 유출 배관 결합부(130) 내부에 소정 간격으로 수직 방향으로 수용 결합되어 있다.
추가의 발라스트 수 유도용 격벽(150)은 후단이 유출 배관(17)의 단면적을 동일한 3등분으로 분할하며, 전단이 살균 케이싱부(110)의 후단부 단면적을 동일한 3등분으로 분할하여, 살균 케이싱부(110)의 가장자리에서의 와류의 발생을 감소시키며 살균 케이싱부(110)로부터 유출되는 발라스트 수를 유출 배관(17)의 전체 영역으로 거의 균일하게 공급하는 역할을 한다.
이처럼, 본 실시예에서는 발라스트 수 유도용 격벽(140)과 추가의 발라스트 수 유도용 격벽(150)이 대응되게 쌍을 이루어 각각 유입 배관 결합부(120) 및 유출 배관 결합부(130)에 수용 결합됨으로써 도 4에 도시된 바와 같이 살균 케이싱부(110) 내부는 3개의 가상의 동일한 체적(V1, V2, V3)에 대해 가장 자리 부근에서의 와류의 발생을 감소시키고 발라스트 수가 거의 균일하게 저속으로 흐를 수 있도록 한다. 따라서, 유입 배관 결합부(120)의 길이를 축소시키더라도 3개의 가상의 동일한 체적(V1, V2, V3) 전체에서 발라스트 수에 조사되는 자외선 조사량을 증대시켜 발라스트 수의 살균 효율을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 실시예와 달리 발라스트 수 유도용 격벽(140)은 유입 배관 결합부(120)의 형상에 따라 변경 가능하며, 자외선 램프(160)와 반드시 수직 방향으로 배치되어야 하는 것은 아니며 살균 케이싱부(110)의 전체 영역으로 거의 균일하게 공급할 수 있는 조건이면 수평 방향, 격자 배치 구조 등으로 변경 가능하다. 또한, 유입 배관(15)으로부터 유입되는 발라스트 수를 살균 케이싱부(110)의 전체 영역으로 거의 균일하게 공급할 수 있는 조건이면 유입 배관(15)의 단면적과 살균 케이싱부(110)의 단면적을 각각 동일하게 분할할 필요도 없으며, 그 개수도 증감 가능함은 물론이다.
한편, 추가의 발라스트 수 유도용 격벽(150)은 유출 배관 결합부(130)의 형상 등에 따라 선택적으로 생략되어도 무방하며, 발라스트 수 유도용 격벽(140)과 마찬가지로 유출 배관 결합부(130)의 형상에 따라 변경 가능하며, 자외선 램프(160)와 반드시 수직 방향으로 배치되어야 하는 것은 아니다. 또한 살균 케이싱부(110)로부터 유출 배관(17)의 전체 영역으로 발라스트 수를 거의 균일하게 공급할 수 있는 조건이면 수평 방향, 격자 배치 구조 등으로 변경 가능함은 물론이다. 게다가, 살균 케이싱부(110)로부터 유출되는 발라스트 수를 유출 배관(17)의 전체 영역으로 거의 균일하게 공급할 수 있는 조건이면 유출 배관(17)의 단면적과 살균 케이싱부(110)의 단면적을 각각 동일하게 분할할 필요도 없으며, 그 개수도 증감 가능함은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따라 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버가 종래의 자외선 살균 챔버 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 개수의 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버와 비교하여 상술한 도 4에 도시된 바와 같이 살균 케이싱부(110) 내부의 3개의 가상의 동일한 체적인 Volume-1(V1), Volume-2(V2) 및 Volume-3(V3)에 대해 각 영역에서의 유속 및 유속의 편차를 실험적으로 측정한 결과에 대해 도 7 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2), 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 이론적으로 와류가 없는 가장 이상적인 경우(Ideal)와 실제 경우(P), 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부의 길이를 길게 한 경우(A1, A2), 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부 및 유출 배관부의 길이를 동일하게 모두 길게 한 경우(B1. B2) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 개수의 발라스 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C1, C3, C4)에 있어서의 도 4에 도시된 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 각각의 유속을 나타낸 표, 도 8은 도 7 중 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2)와 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 경우(P) 및 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부의 길이를 길게 한 경우(A1, A2)에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속을 도시한 그래프, 도 9는 도 8의 경우에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속의 편차를 나타낸 표, 도 10은 도 7 중 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2)와 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 경우(P) 및 본 발명의 한 실시예보다 유입 배관 결합부 및 유출 배관부의 길이를 동일하게 모두 길게 한 경우(B1, B2)에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속을 도시한 그래프, 도 11은 도 10의 경우에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속의 편차를 나타낸 표, 도 12는 도 7 중 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C2)와 발라스트 수 유도용 격벽이 설치되지 않은 경우(P) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 개수의 발라스 수 유도용 격벽이 설치된 경우(C1, C3, C4)에 있어서의 살균 케이싱부 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 각각의 유속을 나타낸 그래프, 그리고, 도 13은 도 12의 경우에 있어서의 살균 케이싱 내부의 동일 체적 V1, V2 및 V3 에서의 유속의 편차를 나타낸 표이다.
설명에 앞서 본 발명의 한 실시예에 따른 2개의 발라스트 수 유도용 격벽이 설치된 경우란 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 발라스트 수 유도용 격벽(140)과 추가의 발라스트 수 유도용 격벽(150)이 대응되게 각각 2개가 설치된 경우임을 밝혀두며, 각 표의 수치는 소수점 셋째 자리에서 반올림하였다.
실험은 전산 유동(computational fluid dynamics, CFD) 해석 프로그램 FLUENT v13.0 을 사용하여 측정하였으며, 계산 격자의 생성 및 경계 조건의 설정은 Gambit 2.4.6 을 사용하였다. 또한 난류 모델로서 SST k-ω을 사용하였으며, 이류항의 계산으로는 3rd MUSCL기법을 적용하였다. 또한 유입 배관(15)을 통해 유입되는 발라스트 수의 속도는 2.2 m/s로 설정하고, 비압축성 유동으로 가정하고 살균 케이싱부(110) 내부는 3개의 가상의 동일한 체적인 Volume-1(V1), Volume-2(V2) 및 Volume-3(V3)으로 3 분할하여, 각각의 체적 내부에 존재하는 격자점들에서의 유속을 평균하여 진행하였다. 또한 자외선 살균 챔버(1)의 형상이나 수치 등은 상술한 본 발명의 한 실시예에 따른 조건을 이용하여 실험을 진행하였다.
도 7에 표시된 바와 같이 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 사용하지 않고 유입 배관 결합부(120) 및 유출 배관 결합부(130)를 각각 300 mm를 사용한 이상적(ideal)인 경우는 유입 배관(15)을 통해 유입되는 발라스트 수는 유입 배관(15)과 살균 케이싱부(110)의 단면적 증가비로 인해 그 속도가 2.2 m/s에서 3개의 동일 체적 (V1), (V2) 및 (V3)에서 각각 0.57 m/s로 감소되도록 수학적으로 계산되었다.
그러나 실제적으로 측정한 결과 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 사용하지 않고 유입 배관 결합부(120) 및 유출 배관 결합부(130)를 각각 300 mm를 실제 사용한 경우(P), 각각 400 mm와 300 mm 를 사용한 경우(A1), 각각 500 mm와 300 mm 를 사용한 경우(A2), 각각 400 mm와 400 mm 를 사용한 경우(B1), 각각 500 mm와 500 mm 를 사용한 경우(B2), 유입 배관 결합부(120) 및 유출 배관 결합부(130)를 각각 300 mm를 사용하면서 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 각각 1개(C1), 2개(C2, 본 발명의 한 실시예에 해당함), 3개(C3), 5개(C4)를 사용한 경우에 따른 측정된 유속은 도 7의 기재된 표와 같았다.
측정된 유속의 값 중 마이너스(-) 값은 와류의 발생으로 실제 발라스트 수의 진행 방향에 역방향으로 발라스트 수가 해당 수치 속력으로 흐르는 것을 나타낸다.
도 8은 상술한 이상적(ideal)인 경우에 대해 유입 배관 결합부(120)의 길이가 실제 동일 또는 증가(전단 확관 길이 변화라 기재되어 있음)된 경우(P, A1, A2) 및 본 발명의 한 실시예에 해당하는 경우(C2)에 있어서의 각 체적에서의 유속 값을 직선으로 연결하여 나타낸 그래프이고, 도 9는 도 8에 따른 각 체적에서의 유속의 편차를 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 해당하는 경우(C2)가 나머지 경우(P, A1, A2)보다 각 체적에서의 유속이 이상적(ideal)인 경우에 가장 근접하며, 유속의 편차가 가장 적으므로 자외선 조사 효율이 우수하다는 것을 실험적으로 확인하였다.
한편, 도 10은 상술한 이상적(ideal)인 경우에 대해 유입 배관 결합부(120)및 유출 배관 결합부(130)의 길이가 동일 또는 동등하게 증가(전후단 확관 길이 변화라 기재되어 있음)된 경우(P, B1, B2) 및 본 발명의 한 실시예에 해당하는 경우(C2)에 있어서의 각 체적에서의 유속 값을 직선으로 연결하여 나타낸 그래프이고, 도 11은 도 10에 따른 각 체적에서의 유속의 편차를 나타낸 것이다.
도 10 및 도 11에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 해당하는 경우(C2)가 유입 배관 결합부(120) 및 유출 배관 결합부(130)의 길이가 동등하게 증가된 경우(B1, B2) 보다 각 체적에서의 유속이 이상적(ideal)인 경우에 가장 근접하며, 유속의 편차가 가장 적으므로 자외선 조사 효율이 상대적으로 우수하다는 것을 실험적으로 확인하였다.
또한, 도 12는 상술한 이상적(ideal)인 경우에 대해 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 사용하지 않고 유입 배관 결합부(120) 및 유출 배관 결합부를 각각 300 mm를 실제 사용한 경우(P)와 유입 배관 결합부(120) 및 유출 배관 결합부(130)를 각각 300 mm를 사용하면서 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 각각 1개(C1), 2개(C2), 3개(C3), 5개(C4)를 사용한 경우에 있어서의 각 체적에서의 유속 값을 직선으로 연결하여 나타낸 그래프이고, 도 13은 도 12에 따른 각 체적에서의 유속의 편차를 나타낸 것이다.
도 12 및 도 13에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 해당하는 경우(C2)가 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)이 5개가 사용된 경우(C5) 다음으로 각 체적에서의 유속이 이상적(ideal)인 경우에 근접하며, 유속의 편차가 적은 것으로 측정되었다. 즉 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)이 3개인 경우(C3) 오히려 본 실시예에 해당하는 격벽 2개의 경우(C2)보다 효율이 떨어지나, 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 5개 이상 구비하면 본 실시예의 경우(C2)보다 각 체적에서의 유속이 이상적(ideal)인 경우에 더욱 근접하며, 유속의 편차 또한 더 작아 질 수 있는 것으로 확인되었다. 그러나 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 5개 이상 구비하는 것은 자외선 살균 챔버(1)의 전체 제작 비용을 증대시키고 제작 공정이 과도하게 증대되어 제조 효율이 떨어지는 문제점을 불러일으키게 된다.
따라서 상술한 제한 조건에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 각각 2개의 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)을 갖는 자외선 살균 챔버(1)가 자외선 조사 효율과 제조 효율 두 가지를 모두 고려할 때 가장 바람직한 것으로 확인되었다.
그러나 본 발명의 한 실시예에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버(1)는 상술한 제한 조건에서 가장 적합한 것이므로, 제한 조건의 변경이 가해지는 경우 상술한 바와 같이 발라스트 수 유도용 격벽(140, 150)의 형상, 배치 구조, 개수 등에 있어서 변경이 가능함은 물론임을 다시 한번 밝혀 둔다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태의 공정 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버는 유입 배관 결합부의 내부에 구비된 발라스트 유도용 격벽이 유입 배관보다 단면적이 증대된 살균 케이싱부 내부의 가장 자리 부근에서의 와류의 발생을 방지하고 살균 케이싱부 내부 전체에 골고루 발라스트 수가 흐르도록 하여 자외선 조사량을 증대시켜 발라스트 수의 살균 효율을 증대시킬 수 있는 산업상 유용한 발명이다.
또한 본 발명에 따른 발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버는 유입 배관 결합부의 내부에 구비된 발라스트 유도용 격벽으로 인해 유입 배관보다 단면적이 증대된 살균 케이싱부를 갖도록 마련된 선박의 발라스트 수를 살균하는 자외선 살균 챔버의 유입 배관 결합부의 길이를 종래에 비해 대폭 축소시킬 수 있어 협소한 선박 내부 공간에 설치가 용이한 산업상 유용한 발명이다.

Claims (15)

  1. 선박의 발라스트 수 유입 배관과 유출 배관 사이에 연결되며, 유입되는 발라스트 수를 살균하는 적어도 하나의 자외선 램프가 내부에 수용 결합되며, 상기 유입 배관보다 단면적이 큰 살균 케이싱부,
    상기 살균 케이싱부와 상기 유입 배관을 상호 연결하며, 상기 유입 배관으로부터 상기 살균 케이싱부로 갈수로 단면적이 증대되는 유입 배관 결합부,
    상기 살균 케이싱부와 상기 유출 배관을 상호 연결하는 유출 배관 결합부, 그리고
    상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 상기 유입 배관으로부터 유입되는 발라스트 수를 상기 살균 케이싱부의 전체 영역으로 공급하는 적어도 하나의 발라스트 수 유도용 격벽을 포함하는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  2. 제1항에서,
    상기 유출 배관 결합부는
    상기 살균 케이싱부로부터 상기 유출 배관으로 갈수록 단면적이 감소되는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  3. 제1항에서,
    상기 자외선 살균 챔버는
    상기 유출 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 상기 살균 케이싱으로부터 유출되는 발라스트 수를 상기 유출 배관의 소정 영역으로 공급하는 적어도 하나의 추가의 발라스트 수 유도용 격벽
    을 더 포함하는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 발라스트 수 유도용 격벽은
    후단이 상기 살균 케이싱부의 전단부 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  5. 제4항에서,
    상기 발라스트 수 유도용 격벽은
    전단이 상기 유입 배관의 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  6. 제4항에서,
    상기 추가의 발라스트 수 유도용 격벽은
    전단이 상기 살균 케이싱부의 후단부 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유출 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  7. 제6항에서,
    상기 추가의 발라스트 수 유도용 격벽은
    후단이 상기 유출 배관의 단면적을 적어도 2 이상의 소정 단면적으로 분할하도록 상기 유출 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 발라스트 수 유도용 격벽은
    적어도 하나가 상기 자외선 램프의 배치 방향에 수직 또는 수평인 방향으로 상기 유입 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  9. 제8항에서,
    상기 추가의 발라스트 수 유도용 격벽은
    적어도 하나가 상기 자외선 램프의 배치 방향에 수직 또는 수평인 방향으로 상기 유츨 배관 결합부 내부에 수용 결합되어 있는
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  10. 제1항에서,
    상기 유입 배관으로부터 유입되는 발라스트 수의 유속은 0.1 내지 7 m/s 인
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  11. 제1항에서,
    상기 유입 배관으로부터 유입되는 발라스트 수의 유량은 50 내지 4000 ㎥/h 인
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  12. 제1항에서,
    상기 유입 배관과 상기 살균 케이싱부의 단면적의 비는 1 대 1.3 내지 1 대 10 인
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  13. 제1항에서,
    상기 유입 배관 결합부의 길이는 100 내지 800 mm인
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  14. 제1항에서,
    상기 유입 배관의 내경은 50 내지 3000 mm 인
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
  15. 제13항 또는 제14항에서,
    상기 유출 배관 결합부의 길이 및 상기 유출 배관의 내경은 상기 유입 배관결합부의 길이 및 상기 유입 배관의 내경과 각각 동일한
    발라스트 수 유도용 격벽을 갖는 자외선 살균 챔버.
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